CN109545879B - 光反射结构层及具有其的光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了光反射结构层及具有其的光伏组件。该光反射结构层包括：导电基材层；非金属微结构层，设置在导电基材层上；以及金属反射层，设置在非金属微结构层的远离导电基材层的表面上。通过将现有技术的有机基底层替换为导电基材层，当该光反射结构层设置在接片条带上，基于其导电特性使得接片条带的电阻保持原来的水平，保证了光伏组件的电输出效率；而且因为接片条带的电阻在设置光反射结构前后没有发生变化，因此不需要增加接片条带的宽度来减小其电阻，因此，也不会导致光伏组件原有的活性表面积减小，保证了光伏组件的光电转换效率的高水平。

Description

光反射结构层及具有其的光伏组件
技术领域
本发明涉及光伏电池领域，具体而言，涉及一种光反射结构层及具有其的光伏组件。
背景技术
光伏电池(例如硅光伏电池)为目前常用的清洁能源转换设备，其通过将太阳光能转换为电能。光伏电池尺寸相对较小，并且通常被组合到具有对应更大功率输出的物理集成光伏组件(太阳能电池组件)中。光伏组件中光电转换结构一般由两串或更多串光伏电池形成，其中每串光伏电池由成排布置并使用镀锡扁平铜线(也称为电连接器、接片条带、汇流线或busbar) 串联地电连接的多个电池组成。这些电连接器通常通过焊接过程附着到光伏电池。
光伏组件通常包括由包封材料围绕的光伏电池，比如双玻组件采用两个玻璃作为前后面板，此外也有薄膜太能电池采用其它合适的聚合物材料作为面板，且面板被定位成与封装剂的前侧和后侧相邻，并粘合至封装剂前侧和后侧，两个面板对太阳能辐射是透明的，封装剂是包封光伏电池的对光透明的聚合物材料。这种层合构造提供对电池的机械支撑，并且还保护它们免于因诸如风、雪和冰的环境因素而造成的损坏。
在许多光伏组件设计中，接片条带代表非活性阴影区域，其不吸收入射光进行光电转换。由于该接片条带的存在，使得光伏组件的总的活性表面积(即能够吸收入射光进行光电转换的面积)小于初始光伏电池面积的百分之百。为了解决该问题，现有技术采用在接片条带上粘接光反射结构层的方式将本应入射到接片条带的光导入活性区域，进而增加光电转换效率，具体地，光反射结构层将入射光重新定向至从前侧层全内反射(TIR)的角度，然后全内反射光被反射至活性区域进行光电转换。
目前，常规的光反射结构层的结构如图1所示，包括有机基底层10’、设置在有机基底层 10’的微结构层20’以及覆盖在微结构层20’上的反射层30’，其中，微结构层20’的特征结构以及反射层30’对光线的反射作用实现对入射在其上的光的重新定向。该光反射结构层的有机基底层通过胶黏剂粘结至接片条带上，这会导致接片条带的电阻增大，进而导致电输出效率降低。而为了减小电阻，需要增加接片条带的宽度，而接片条带宽度增加又会导致活性表面积减小，导致光电转换效率减小。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光反射结构层及具有其的光伏组件，以解决现有技术中光反射结构设置导致光伏组件的电输出效率降低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光反射结构层，包括：导电基材层；非金属微结构层，设置在导电基材层上；以及金属反射层，设置在非金属微结构层的远离导电基材层的表面上。
进一步地，上述导电基材层为金属层。
进一步地，上述金属层为铜金属层或铜合金层。
进一步地，上述导电基材层的厚度为50～100μm。
进一步地，上述非金属微结构层为聚合物微结构层，优选非金属微结构层的微结构高度 12～35μm。
进一步地，上述金属反射层包括金属涂层或金属镀层，优选金属反射层为铝镀层、银镀层或银铝合金镀层。
进一步地，上述金属反射层的厚度为20～300nm。
根据本发明的另一方面，提供了一种光伏组件，包括多个太阳能电池片、用于连接太阳能电池片的接片条带、光反射结构层，光反射结构层设置在至少部分接片条带的表面上，该光反射结构层为上述任一种的光反射结构层。
进一步地，上述光反射结构层的导电基材层焊接在接片条带上。
进一步地，上述接片条带的宽度为1000～1500μm。
应用本发明的技术方案，提供的光反射结构包括导电基材层、非金属微结构层和金属反射层，非金属微结构层设置在导电基材层上；金属反射层设置在非金属微结构层的远离导电基材层的表面上。本申请通过将现有技术的有机基底层替换为导电基材层，当该光反射结构层设置在接片条带上，基于其导电特性使得接片条带的电阻保持原来的水平，保证了光伏组件的电输出效率；而且因为接片条带的电阻在设置光反射结构前后没有发生变化，因此不需要增加接片条带的宽度来减小其电阻，因此，也不会导致光伏组件原有的活性表面积减小，保证了光伏组件的光电转换效率的高水平。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据现有技术提供的一种光反射结构的剖面结构示意图；
图2示出了根据本发明一种优选实施例提供的光反射结构的剖面结构示意图；以及
图3示出了根据本发明一种优选实施例提供的光反射结构的剖面结构示意图；。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10’、有机基底层；20’、微结构层；30’、反射层；
10、导电基材层；20、非金属微结构层；30、金属反射层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如背景技术所分析的，现有技术的光反射结构层的有机基底层通过胶黏剂粘结至接片条带上，这会导致接片条带的电阻增大，进而导致电输出效率降低。而为了减小电阻，需要增加接片条带的宽度，而接片条带宽度增加又会导致活性表面积减小，导致光电转换效率减小。
为了解决现有技术的光反射结构设置导致光伏组件的电输出效率降低的问题，本申请提供了一种光反射结构层及具有其的光伏组件。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种光反射结构层，如图2所示，该光反射结构包括导电基材层10、非金属微结构层20和金属反射层30，非金属微结构层20设置在导电基材层10上；金属反射层30设置在非金属微结构层20的远离导电基材层10的表面上。
本申请通过将现有技术的有机基底层替换为导电基材层10，当该光反射结构层设置在接片条带上，基于其导电特性使得接片条带的电阻保持原来的水平，保证了光伏组件的电输出效率；而且因为接片条带的电阻在设置光反射结构前后没有发生变化，因此不需要增加接片条带的宽度来减小其电阻，因此，也不会导致光伏组件原有的活性表面积减小，保证了光伏组件的光电转换效率的高水平。
上述导电基材层10可以选用现有技术中的导电材料制作而成，比如金属、有机材料中设置导电物质等，优选上述导电基材层10为金属层，金属层的导电性优异，且能够和接片条带具有尽可能低的接触电阻。进一步地，优选金属层为铜金属层或铜合金层，基于铜金属层或铜合金层和接片条带的良好接触效果，将金属层作为接片条带的一部分增加了接片条带在三维方向上的尺寸，因此可以减小接片条带的宽度，在保证原有电阻的基础上增加活性表面积，进而增加光伏组件的光电转换效率。
为了使产品有一定的挺度，便于后期贴合加工，优选上述导电基材层10的厚度为50100～μm。
本申请的非金属微结构层20的制作可以参考现有技术中的常规方法，其采用也可以参考现有常用材料，优选上述非金属微结构层20为聚合物微结构层，当然其还可以是其他可用于形成微结构层的材料形成的其它材质的非金属微结构层。优选聚合物的材料为乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、三乙酸纤维素、聚(甲基)丙烯酸酯(如聚甲基丙烯酸甲酯)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、基于萘二羧酸的共聚物或共混物、聚醚砜、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、间规聚苯乙烯、环烯烃共聚物、基于有机硅的材料以及包含聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃；以及它们的混合物。
上述非金属微结构层20可通过压印来制备，即通过施加压力和/或热使得具有可压印表面的平整膜片与结构化工具接触，以形成压印表面。整个平整膜片可包含可压印材料，或者平整膜片仅可具有可压印表面，可压印表面可包括与平整膜片的材料不同的材料的层，也就是说平整膜片可在其主体表面处具有可压印材料的涂层，该压印表面为结构化表面主体为平整表面结构，可参考图3示出的结构。在可压印表面上的结构为工具表面上的结构的反转，即工具表面上的突出部将形成压印表面上的凹入部，并且工具表面上的凹入部将形成压印表面上的突出部。非金属微结构层20的各微结构可以呈现多种形状，比如三棱锥、弓形体等。
在本申请一种优选的实施例中，上述非金属微结构层20的微结构高度12～35μm。该高度由于工艺限制，目前最大高度为35μm。参考图2理解，上述的微结构高度H为图2中非金属微结构层20的顶点与导电金属层10之间的距离；参考图3理解，上述的微结构高度H为图 3中的非金属微结构层20的顶点与非金属微结构层20的平整表面之间的距离。
本申请的金属反射层30用于对入射光的反射，因此只要具有反射功能的材料均可应用于本申请，优选上述金属反射层30包括金属镀层，考虑到不同材料的反射效果的差异，本申请优选金属反射层30为铝镀层、银镀层银铝合金镀层，一方面实现理想的反射效果，另一方面保证该金属反射层30和非金属微结构层20的良好接触。上述金属层可以通过气相沉积法来设置或者蒸镀法来设置，具体设置过程可以参考现有技术。
另外，金属反射层30的厚度越大，对光线的反射效果越好；但是金属反射层30厚度过大可能会引起层内应力的增加，导致不期望的开裂，因此优选上述金属反射层30的厚度为 20～300nm。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种光伏组件，包括多个太阳能电池片、用于连接太阳能电池片的接片条带、光反射结构层，光反射结构层设置在至少部分接片条带的表面上，该光反射结构层为上述任一种的光反射结构层。
本申请通过将现有技术的有机基底层替换为导电基材层，当该光反射结构层设置在接片条带上作为光伏组件的光反射结构时，基于其导电特性使得接片条带的电阻保持原来的水平，保证了光伏组件的电输出效率；而且因为接片条带的电阻在设置光反射结构前后没有发生变化，因此不需要增加接片条带的宽度来减小其电阻，因此，也不会导致光伏组件原有的活性表面积减小，保证了光伏组件的光电转换效率的高水平。
上述光反射结构层可以采用多种方式设置在导电基材层上，比如采用粘接、焊接、螺接等方式，优选上述光反射结构层的导电基材层焊接在接片条带上。该设置方式不仅便于操作，而且结合牢固，同时使得二者之间的接触电阻最小。
如前所述，本申请光反射结构的设置可以使得接片条带的宽度减小，优选上述接片条带的宽度为1000～1500μm。使接片条带不仅保证电传输效果，又减少了其面积增加了光伏组件活性面积。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
实施例1的光反射结构的剖面结构如图2所示，其中，导电基材层为厚度为80μm、宽度为1200μm的铜金属层，非金属微结构层为微结构为正三棱锥的聚氨酯层，且微结构高度为 20μm，金属反射层为厚度为100nm的铝层，其中，采用气相沉积法设置该铝层。
实施例2
实施例2的光反射结构的剖面结构如图2所示，其中，导电基材层为厚度为50μm、宽度为1500μm的铜金属层，非金属微结构层为微结构为正三棱锥的聚氨酯层，且微结构高度为 35μm，金属反射层为厚度为20nm的铝层，其中，采用气相沉积法设置该铝层。
实施例3
实施例3的光反射结构的剖面结构如图2所示，其中，导电基材层为厚度为100μm、宽度为1000μm的铜金属层，非金属微结构层为微结构为正三棱锥的聚氨酯层，且微结构高度为 12μm，金属反射层为厚度为300nm的铝层，其中，采用气相沉积法设置该铝层。
实施例4
实施例4的光反射结构的剖面结构如图2所示，其中，导电基材层为厚度为40μm、宽度为1200μm的铜金属层，非金属微结构层为微结构为正三棱锥的聚氨酯层，且微结构高度为 20μm，金属反射层为厚度为100nm的铝层，其中，采用气相沉积法设置该铝层。
实施例5
实施例5的光反射结构的剖面结构如图2所示，其中，导电基材层为厚度为80μm、宽度为1200μm的铜金属层，非金属微结构层为微结构为正三棱锥的聚氨酯层，且微结构高度为 20μm，金属反射层为厚度为320nm的铝层，其中，采用气相沉积法设置该铝层。
实施例6
实施例6的光反射结构的剖面结构如图2所示，其中，导电基材层为厚度为80μm、宽度为1200μm的铜金属层，非金属微结构层为微结构为正三棱锥的聚氨酯层，且微结构高度为 10μm，金属反射层为厚度为100nm的铝层，其中，采用气相沉积法设置该铝层。
实施例7
实施例7的光反射结构的剖面结构如图2所示，其中，导电基材层为厚度为80μm、宽度为800μm的铜金属层，非金属微结构层为微结构为正三棱锥的聚氨酯层，且微结构高度为20μm，金属反射层为厚度为100nm的铝层，其中，采用气相沉积法设置该铝层。
实施例8
与实施例1的不同在于，利用铝金属层替换铜金属层。
对比例1至8对比例1至8依次与实施例1至7对应，且与各实施例的不同在于，采用同样厚度和宽度的PET基材层替换相应实施例的导电基材层。
将上述各实施例和对比例的光反射结构分别以焊接和粘结的方式固定在厚度为2mm的铝金属片上，采用伏安法检测光反射结构的铜金属层或PET基材层和铝金属片之间的电阻。经过检测发现，采用导电基材层替换现有技术中的有机基底层之后，能够大大减小光反射结构层和用于固定其的金属之间的电阻。那么，当将本申请的光反射结构层应用于光伏组件中时，在保证了反射层反射效果的基础上，能够使本申请的光反射结构层和接片条带之间的电阻相对于现有技术中具有有机基底层的光反射结构层与接片条带之间的电阻大大减小，保证了高效的电输出效率。在保证了电阻减小的基础上，就不需要增加接片条带的宽度，进而就避免发生由于接片条带宽度增加导致的活性表面积减小的缺陷，也能保证高效的光电转换效率。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请通过将现有技术的有机基底层替换为导电基材层，当该光反射结构层设置在接片条带上，基于其导电特性使得接片条带的电阻保持原来的水平，保证了光伏组件的电输出效率；而且因为接片条带的电阻在设置光反射结构前后没有发生变化，因此不需要增加接片条带的宽度来减小其电阻，因此，也不会导致光伏组件原有的活性表面积减小，保证了光伏组件的光电转换效率的高水平。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏组件，包括多个太阳能电池片、用于连接所述太阳能电池片的接片条带、光反射结构层，所述光反射结构层设置在至少部分所述接片条带的表面上，其特征在于，所述光反射结构层包括：
导电基材层(10)；
非金属微结构层(20)，设置在所述导电基材层(10)上；以及
金属反射层(30)，设置在所述非金属微结构层(20)的远离所述导电基材层(10)的表面上，所述光反射结构层的导电基材层(10)焊接在所述接片条带上，所述导电基材层(10)为金属层。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述接片条带的宽度为1000～1500μm。
3.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述金属层为铜金属层或铜合金层。
4.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述导电基材层(10)的厚度为50～100μm。
5.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述非金属微结构层(20)为聚合物微结构层。
6.根据权利要求5所述的光伏组件，其特征在于，所述非金属微结构层(20)的微结构高度为12～35μm。
7.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述金属反射层(30)包括金属镀层。
8.根据权利要求7所述的光伏组件，其特征在于，所述金属反射层(30)为铝镀层、银镀层或银铝合金镀层。
9.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述金属反射层(30)的厚度为20～300nm。
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